你是否曾考虑过，脑海中被视为“单一实体”的大脑，实际上可能是两种不同系统在同一颅腔内交错而成的结果？一项颠覆传统认知的新研究提出了一个令人意外的观点：大脑并非源自单一的发育路径，而是由两组截然不同的细胞相互“推挤”而成。这项研究的成果已发表在《自然神经科学》期刊上。研究的共同作者之一、斯坦福大学发育生物学副教授凯尔·洛（Kyle Loh）在与媒体的沟通中强调，“大脑看似是一个统一的器官，但我们发现，其前半部分与后半部分实际上源自不同的发育来源，它们的结合造就了我们所见的这个单一器官外观。”

要理解这一论点，我们不妨回顾一下课本中常见的分类。人脑通常被划分为三个主要区域——前脑、中脑和后脑，各区域功能虽不同，但彼此之间却有着密切的联系。前脑包含大脑半球，负责语言、规划和抽象思维等高级认知过程；中脑位于脑干的最高处，作为前脑与后脑之间的信息中继站，负责感觉信息处理和运动控制；后脑则包含下部脑干等结构，协调运动并调控呼吸、睡眠和心率等维持生命的基本功能。

然而，后脑的研究却长久以来面临挑战。这主要是因为，科学家在实验室条件下成功培育功能性后脑神经元的尝试屈指可数。为了探究这一现象的根源，洛和他的研究团队对小鼠胚胎早期发育进行了深入观察，将目光聚焦于原肠形成阶段——那是细胞开始组织并为未来的器官结构奠定基础的关键时刻。研究人员识别出两群不同的未成熟细胞，未来它们将共同构建神经系统的各个部分。其中一组表达名为Otx2的基因，这一基因在前脑和中脑的早期发育中发挥着重要作用；而另一组则表达Gbx2基因，后者与中脑和后脑的发育密切相关。这两个基因的功能早已被科学界所认可，但这项新研究揭示了它们在细胞群体中分明的表达模式。随着细胞的发育，这两群体细胞始终保持独立，未曾交融。 ued官网登录入口

团队还分析了染色质的结构——即将DNA严密封装于细胞核中的分子，并对细胞基因表达进行了调控的关键所在。他们发现，这两组细胞的染色质构型存在显著差异，这进一步强化了它们走向独立的发育轨迹的论断。这或许能解释为何科学家们在制造后脑神经元时的努力屡屡遇挫。“以往的尝试往往将前脑和中脑的前体细胞试图转化为后脑细胞，但我们的研究表明，这种做法并不可行。”洛实验室的研究生拉扬·乔凯（Rayyan Jokhai）在声明中指出。

这一发现的重要性不言而喻，基于实验中获得的信息，研究团队成功地将人类干细胞引导转变为功能性后脑运动神经元，这种细胞在运动控制中扮演着关键角色。具体而言，这些细胞能够产生特定于后脑区域的蛋白质，对面部肌肉与吞咽相关肌肉的控制至关重要。在一些神经系统疾病中，如脊髓性肌萎缩症和肌萎缩侧索硬化，运动神经元的退化可导致患者无法独立吞咽、说话乃至呼吸。正如洛所言，“我们无法从患者的后脑中提取活体运动神经元，观察这些疾病如何侵害它们，在培养皿中培育出后脑运动神经元则为我们提供了研究这些疾病的新途径。”往前展望，团队期望能够利用这些发现，深入探索相关疾病，并寻找有效的治疗方案。

更为重要的是，这项发现可能为脊椎动物的演化带来新的视角。研究团队调查了这两条发育路径是否仅存在于人类，或是否反映出一种古老的演化模式。他们参照既往发表的其他物种的数据，包括猕猴、斑马鱼和鸡，发现同样存在表达这两种关键基因的细胞群体。甚至在橡实虫这种与脊椎动物的演化路线在约5.5亿年前分道扬镳的海洋无脊椎动物身上，他们再一次发现了相似的细胞分布。对此，意大利那不勒斯费德里科二世大学的生物学教授安娜·迪科斯莫（Anna Di Cosmo）评价到，“斯坦福的研究确立了脊椎动物大脑深层祖先在根本上的模块化特征，前脑/中脑谱系与后脑谱系之间的发育分离可以追溯到非常古老的时代。”洛的团队推测，在宫内观察到的这些发育轨迹，或许暗示这两组细胞本就属于两个各自独立的神经系统。随着演化进程的发展，这两个系统可能被推挤在一起，从而形成了我们所看到的整合大脑。 ued官网登录入口

然而，这项研究并未解答这两条发育路径究竟何时出现，及它们是如何实现整合的。“值得强调的是，这仍只是一个假说，随着科学家们的研究深入，结论可能会有所变化。”洛表示。换句话说，尽管大脑“由两套系统拼合而成”的提法仍然需要进一步检验，但它起码为我们提供了一个清晰的线索，解释为何某些脑细胞在培养皿中显得如此难以培育——因为它们根本不该被“劝”转变为其他类型的细胞。